"Energetyka i ochrona środowiska"

Spis treści

Wstęp – Ewa Klugmann-Radziemska 12

1.1. Definicje 14

1. Idea zrównoważonego rozwoju – Anna Kuczyńska-Łażewska 14

Wprowadzenie 14

1.2. Wskaźniki 15

Bibliografia 16

2. Metody generowania energii – Ewa Klugmann-Radziemska, Katarzyna Januszewicz 17

Wprowadzenie 17

2.1. Konwencjonalne źródła energii 18

2.1.1. Energetyka jądrowa 20

2.2. Odnawialne źródła energii 28

2.2.1. Energia wiatru 29

2.2.2. Energetyka wodna 30

2.2.3. Energia biomasy 36

2.2.4. Energia geotermalna 36

2.2.5. Energetyka fotowoltaiczna 37

2.2.6. Kolektory promieniowania słonecznego 42

2.3. Odpady jako źródło energii 44

2.3.1. Gospodarka odpadami 45

2.3.2. Definicja odpadów 47

2.3.3. Odpady krajowe w statystykach 48

2.3.4. Odzysk a unieszkodliwianie odpadów 52

2.3.5. Charakterystyka odpadów niebezpiecznych 54

Bibliografia 56

Podsumowanie 56

3. Skutki zanieczyszczenia środowiska związane z generowaniem energii – Anna Dettlaff 58

Wprowadzenie 58

3.1. Smog 60

3.1.1. Rodzaje smogu 61

3.1.2. Skutki zdrowotne narażenia na smog 64

3.1.3. Monitorowanie smogu 64

3.2. Globalne ocieplenie klimatu 65

3.2.1. Efekt cieplarniany 65

3.2.2. Pomiary temperatury Ziemi 69

3.2.3. Metody badania klimatu 71

3.2.4. Przyczyny zmian klimatu 75

3.2.5. Konsekwencje zmian klimatu dla środowiska 85

Podsumowanie 89

Bibliografia 90

4. Odpady – Anna Kuczyńska-Łażewska 94

Wprowadzenie 94

4.1. Rodzaje odpadów 95

4.1.1. Odpady komunalne 95

4.1.2. Odpady przemysłowe 96

4.1.3. Odpady zdatne do recyklingu 96

4.1.4. Osady ściekowe 96

4.2. Metody zagospodarowania odpadów 97

4.2.1. Składowanie 97

4.2.2. Sortowanie i segregacja 98

4.2.3. Kompostowanie 99

4.2.4. Biosuszenie 100

4.3. Recykling materiałowy i energetyczny 101

4.3.1. Recykling materiałowy i surowcowy 101

4.3.2. Spalanie, zgazowanie i piroliza 102

4.3.3. Biokonwersja i fermentacja beztlenowa 103

Bibliografia 105

5. Praktyczne aspekty fotowoltaiki – Ewa Klugmann-Radziemska 106

Wprowadzenie 106

5.1. Wpływ usytuowania modułów na ilość generowanej energii 107

5.1.1. Odchylenie modułów od kąta optymalnego 108

5.2. Straty z tytułu ograniczonego lub nierównomiernego nasłonecznienia instalacji fotowoltaicznej 120

5.2.1. Zacienienie modułów 120

5.2.2. Wpływ atmosfery ziemskiej na natężenie promieniowania słonecznego – przezroczystość atmosfery 122

5.2.3. Zanieczyszczenie powierzchni modułów a wydajność ogniw fotowoltaicznych 124

5.3. Recykling modułów fotowoltaicznych 128

5.3.1. Recykling modułów z krystalicznego krzemu 132

5.3.2. Recykling modułów cienkowarstwowych 136

Bibliografia 138

6.1. Biomasa odpadowa – charakterystyka 142

6. Biomasa jako źródło energii odnawialnej – Katarzyna Januszewicz 142

6.1.1. Biomasa – definicja 143

6.1.2. Biomasa – charakterystyka 144

6.2. Termochemiczne procesy przetwarzania biomasy – charakterystyka 145

6.2.1. Biochemiczna degradacja 146

6.2.2. Obróbka wstępna biomasy 148

6.2.3. Obróbka wstępna – suszenie 148

6.2.4. Konwersja biomasy: spalanie, gazyfikacja, piroliza 149

6.3. Spalanie 153

6.4. Gazyfikacja 155

6.4.1. Urządzenia i technologie zgazowania biomasy 157

6.5. Piroliza 166

6.5.1. Piroliza – charakterystyka 166

6.5.2. Przegląd reaktorów stosowanych do pirolizy (skala laboratoryjna i przemysłowa) 169

6.5.3. Reforming parowy jako nowy kierunek produkcji wodoru w procesach konwersji biomasy 179

Podsumowanie 180

Bibliografia 181

7. Magazynowanie ciepła – Michał Ryms 183

Wprowadzenie 183

7.1. Współczesne budownictwo niskoenergetyczne i pasywne 184

7.2. Akumulacja nadmiaru ciepła 185

7.3. Sposoby magazynowania ciepła w materiałach zmiennofazowych 186

7.4. Materiały zmiennofazowe (PCM) 188

7.5. Właściwości materiałów PCM 190

7.6. Klasyfikacja materiałów PCM 193

7.6.1. Materiały nieorganiczne – charakterystyka, problemy i zapobieganie im 194

7.6.2. Materiały organiczne – charakterystyka, zalety i wady 204

7.7. Materiały PCM w zastosowaniu 213

7.7.1. rozwój komercyjnych PCM – geneza, charakterystyka, przykłady 213

7.7.2. Komercyjnie dostępne PCM – przegląd rozwiązań 215

7.7.3. Podsumowanie komercyjnych rozwiązań PCM 240

7.8. Nowe zastosowania PCM w budownictwie energooszczędnym, drogownictwie i nowe proekologiczne nośniki PCM na bazie karbonizatu 240

7.8.1. Stabilizacja temperaturowa nawierzchni drogowych jako przykład możliwości zastosowania PCM 241

7.8.2. Pojemniki izotermiczne z materiałem zmiennofazowym do przechowywania posiłków we właściwej temperaturze 246

7.8.3. Zagadnienie recyklingu materiałów odpadowych w kontekście praktycznego zastosowania PCM 248

Podsumowanie 253

Bibliografia 254

8. Magazynowanie energii elektrycznej – Monika Wilamowska-Zawłocka 259

Wprowadzenie 259

8.1. Chemiczne źródła prądu 260

8.1.1. Ogniwa litowo-jonowe 265

8.1.2. Ogniwa sodowo-jonowe 272

8.1.3. Ogniwa przepływowe 280

8.2. Recykling ogniw galwanicznych 284

Bibliografia 291

9. Wodór czynnikiem stabilizującym odnawialne źródła energii – Witold Lewandowski 298

Wprowadzenie 298

9.1. Koncepcja interdyscyplinarnego wykorzystania wodoru do wyeliminowania cykliczności odnawialnych źródeł energii 299

9.2. Podstawowe wiadomości o wodorze 300

9.2.1. Właściwości chemiczne i fizyczne wodoru 301

9.2.2. technologie otrzymywania wodoru 301

9.2.3. Wykorzystanie energii zmagazynowanej w wodorze 303

9.2.4. Urządzenia do spalania wodoru 306

9.3. Elektroliza i elektrolizery 308

9.3.1. Podstawy chemiczne i termodynamiczne elektrolizy 308

9.3.2. rodzaje elektrolizerów przemysłowych 311

9.3.3. Przykładowe elektrolizery komercyjne 313

9.4. Magazynowanie wodoru 315

9.4.1. Sposoby i metody magazynowania wodoru 315

9.4.2. rodzaje magazynów wodoru 317

9.5. Ogniwa paliwowe 322

9.5.1. Zasada działania i typy ogniw paliwowych 322

9.5.2. Niskotemperaturowe ogniwa PEM 323

9.5.3. Przykłady zastosowania ogniw PEM z polimerową membraną 325

9.5.4. Wysokotemperaturowe ogniwa tlenkowe SOFC i tSOFC 326

9.5.5. Przykłady zastosowań ogniw SOFC 329

9.5.6. Parametry ogniw paliwowych CHP (ang. Combined Heat and Power) 331

Podsumowanie 332

Wnioski 333

Bibliografia 334

10. Analiza cyklu życia – Anna Kuczyńska-Łażewska 341

Wprowadzenie 341

10.1. Analiza cyklu życia (LCA) w ocenie wpływu na środowisko 342

10.1.1. Cel i zakres analizy 344

10.1.2. Analiza zbioru wejść i wyjść 345

10.1.3. Ocena wypływu i metodologia w LCA 349

10.1.4. Interpretacja 351

10.2. Przykłady wykorzystania metody LCA w praktyce 354

10.2.1. Zastosowanie metody LCA do oszacowania wpływu na środowisko wytwarzania energii z biomasy 354

10.2.2. Zastosowanie metody LCA do oszacowania wpływu na środowisko toreb wielokrotnego użytku 356

10.2.3. Zastosowanie metody LCA do oszacowania wpływu na środowisko wykorzystania materiału półprzewodnikowego z recyklingu modułów fotowoltaicznych 358

10.2.4. Zastosowanie metody LCA do oszacowania wpływu na środowisko systemów gospodarki odpadami 359

Bibliografia 360